Trayectoria del movimiento mecánico y relatividad de la trayectoria del movimiento. Características del movimiento mecánico. Mira qué es “movimiento mecánico” en otros diccionarios

DEFINICIÓN

movimiento mecánico Llame al cambio en la posición de un cuerpo en el espacio a lo largo del tiempo en relación con otros cuerpos.

Según la definición, el hecho del movimiento de un cuerpo se puede establecer comparando sus posiciones en momentos sucesivos con la posición de otro cuerpo, que se denomina cuerpo de referencia.

Así, al observar las nubes flotando en el cielo, podemos decir que cambian de posición con respecto a la Tierra. Una bola que rueda sobre una mesa cambia de posición con respecto a la mesa. En un tanque en movimiento, las orugas se mueven tanto en relación con la Tierra como en relación con el cuerpo del tanque. Un edificio residencial está en reposo con respecto a la Tierra, pero cambia su posición con respecto al Sol.

Los ejemplos considerados nos permiten sacar una conclusión importante de que un mismo cuerpo puede realizar simultáneamente diferentes movimientos en relación con otros cuerpos.

Tipos de movimiento mecánico

Los tipos más simples de movimiento mecánico de un cuerpo de dimensiones finitas son los movimientos de traslación y rotación.

El movimiento se llama traslacional si la línea recta que conecta dos puntos del cuerpo se mueve mientras permanece paralela a sí misma (Fig. 1, a). Durante el movimiento de traslación, todos los puntos del cuerpo se mueven por igual.

Durante el movimiento de rotación, todos los puntos del cuerpo describen círculos ubicados en planos paralelos. Los centros de todos los círculos se encuentran en la misma línea recta, que se llama eje de rotación. Los puntos del cuerpo que se encuentran sobre el eje del círculo permanecen inmóviles. El eje de rotación puede ubicarse tanto dentro del cuerpo (rotación rotacional) (Fig. 1, b) como fuera de él (rotación orbital) (Fig. 1, c).

Ejemplos de movimiento mecánico de cuerpos.

Un automóvil se mueve progresivamente en un tramo recto de la carretera, mientras las ruedas del automóvil realizan un movimiento de rotación rotacional. La Tierra, al girar alrededor del Sol, realiza un movimiento orbital de rotación y, al girar alrededor de su eje, un movimiento de rotación. En la naturaleza solemos encontrar combinaciones complejas. varios tipos movimientos. Entonces, balón de fútbol, volando hacia la puerta, realiza simultáneamente un movimiento de traslación y rotación. Los movimientos complejos los realizan partes de diversos mecanismos, cuerpos celestes, etc.

BOLETO N° 1

Movimiento mecánico. Relatividad del movimiento. Sistema de referencia. Punto material. Trayectoria. Camino y movimiento. Velocidad instantánea. Aceleración. Movimiento uniforme y uniformemente acelerado.

El movimiento mecánico de un cuerpo es el cambio de su posición en el espacio con respecto a otros cuerpos a lo largo del tiempo.

La trayectoria del cuerpo, la distancia recorrida y el desplazamiento dependen de la elección del sistema de referencia. En otras palabras, el movimiento mecánico es relativo. El sistema de coordenadas, el cuerpo de referencia al que está asociado y la indicación del origen del tiempo forman un sistema de referencia.

Un cuerpo cuyas dimensiones pueden despreciarse en determinadas condiciones de movimiento se llama punto material.

La línea a lo largo de la cual se mueve un punto del cuerpo se llama trayectoria de movimiento. La longitud de la trayectoria se llama distancia recorrida.

El vector que conecta los puntos inicial y final de la trayectoria se llama desplazamiento.

La velocidad instantánea del movimiento de traslación de un cuerpo en el tiempo t es la relación entre un movimiento muy pequeño S y el pequeño período de tiempo durante el cual ocurrió este movimiento:

υ=S/t υ =1 m/1 s=1 m/s

El movimiento con velocidad constante en magnitud y dirección se llama movimiento rectilíneo uniforme.

Cuando la velocidad de un cuerpo cambia, se introduce el concepto de aceleración del cuerpo.

La aceleración es una cantidad vectorial igual a la relación entre un cambio muy pequeño en el vector de velocidad y el pequeño período de tiempo durante el cual ocurrió este cambio:

a= υ /t a=1 m/s 2

El movimiento con aceleración constante en magnitud y dirección se llama uniformemente acelerado:

¿Con qué fuerza actúa un campo magnético de B=1,5 T sobre un conductor de longitud l=0,03 m, situado perpendicular al campo magnético? Corriente I=2 A

BOLETO N° 2

Interacción de cuerpos. Fortaleza. Segunda ley de Newton.

El motivo de un cambio en la velocidad de movimiento de un cuerpo es siempre su interacción con otros cuerpos. Después de apagar el motor, el coche reduce gradualmente la velocidad y se detiene. La principal razón de los cambios en la velocidad de un vehículo es la interacción de sus ruedas con la superficie de la carretera. En física se introduce el concepto de “fuerza” para expresar cuantitativamente la acción de un cuerpo sobre otro. Ejemplos de fuerzas:
fuerzas de elasticidad, gravedad, gravedad, etc.

La fuerza es una cantidad vectorial, se denota con el símbolo F. La dirección del vector de fuerza se considera la dirección del vector de aceleración del cuerpo sobre el que actúa la fuerza. En el sistema SI:

F=1 H=1 kg*m/s 2

Segunda ley de Newton:

La fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo por la aceleración impartida por esta fuerza:

El significado de la ley es que la fuerza que actúa sobre un cuerpo determina el cambio en la velocidad del cuerpo y no la velocidad de movimiento del cuerpo.

Trabajo de laboratorio “Medición del índice de refracción del vidrio”

BOLETO N° 3

Impulso corporal. Ley de conservación del impulso. Manifestación de la ley de conservación del impulso en la naturaleza y su uso en tecnología.

Existe una cantidad física que cambia igualmente para todos los cuerpos bajo la acción de las mismas fuerzas, si el tiempo de acción de la fuerza es el mismo.

La cantidad igual al producto de la masa de un cuerpo por la velocidad de su movimiento se llama impulso del cuerpo o momento.

El cambio en el impulso del cuerpo es igual al impulso de la fuerza que provoca este cambio.

Una cantidad física igual al producto de la fuerza F por el tiempo t de su acción se llama impulso de fuerza.

El impulso de un cuerpo es una característica cuantitativa del movimiento de traslación de los cuerpos. La unidad de medida del impulso corporal es: kg*m/s.

Ley de conservación del impulso:

En un sistema cerrado, la suma geométrica de los momentos de los cuerpos permanece constante para cualquier interacción de los cuerpos de este sistema entre sí:

metro 1 υ 1 + metro 2 υ 2 = metro 1 υ 1 yo + metro 2 υ 2 yo

donde υ 12, υ 12 I son las velocidades del primer y segundo cuerpo antes y después de la interacción.

Un sistema de cuerpos que no interactúan con otros cuerpos no incluidos en este sistema se llama sistema cerrado.

La ley de conservación del impulso se manifiesta en los sistemas de referencia inerciales (es decir, en aquellos en los que el cuerpo, en ausencia de influencias externas, se mueve de forma rectilínea y uniforme). Esta ley se utiliza en tecnología: motor a reacción. Cuando se quema combustible, los gases calentados a alta temperatura son expulsados ​​a gran velocidad desde la boquilla del cohete. El cohete comienza a moverse como resultado de esta interacción y de acuerdo con esta ley.

Una batería con una fem de 6 V y una resistencia interna de r = 0,1 ohmios alimenta un circuito externo con R = 11,9 ohmios. ¿Cuánto calor se liberará en 10 minutos en todo el circuito?

BOLETO N° 4

La ley de la gravitación universal. Gravedad. Peso corporal. Ingravidez.

Newton demostró que el movimiento y la interacción de los planetas del sistema solar se producen bajo la influencia de una fuerza gravitacional dirigida hacia el Sol y que disminuye en proporción inversa al cuadrado de la distancia a él. Todos los cuerpos del Universo se atraen mutuamente.

Newton llamó a la fuerza de atracción mutua entre los cuerpos del Universo la fuerza de gravitación universal. En 1682 Newton descubrió la ley de la gravitación universal:

Todos los cuerpos se atraen entre sí. La fuerza de gravitación universal es directamente proporcional al producto de las masas de los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos:

F=G*m 1 *m 2 / R 2

G es la constante gravitacional.

La fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre todos los cuerpos se llama gravedad:

Esta fuerza disminuye en proporción inversa al cuadrado de la distancia al centro de la Tierra.

En la tecnología y la vida cotidiana, el concepto de peso corporal se utiliza ampliamente - P

El peso de un cuerpo es la fuerza con la que el cuerpo, debido a su atracción hacia la Tierra, actúa sobre un soporte o suspensión horizontal.

Peso corporal sobre un soporte horizontal estacionario o en movimiento uniforme. igual a la fuerza gravedad, pero se aplican a cuerpos diferentes.

Durante el movimiento acelerado, el peso de un cuerpo, cuya dirección de aceleración coincide con la dirección de aceleración de caída libre, es menor que el peso del cuerpo en reposo.

Si un cuerpo, junto con un soporte, cae libremente y la aceleración del cuerpo es igual a la aceleración de caída libre, y sus direcciones coinciden, entonces el peso del cuerpo desaparece. Este fenómeno se llama ingravidez:

A=g P=0 ingravidez

¿A qué temperatura la energía interna es de 20 kg? ¿El argón será 1,25*10 6 J?

BOLETO N° 5

Conversión de energía durante vibraciones mecánicas. Vibraciones libres y forzadas. Resonancia.

En la naturaleza y la tecnología existe un tipo de movimiento mecánico: la oscilación.

La vibración mecánica es el movimiento de un cuerpo que se repite exacta o aproximadamente en intervalos de tiempo iguales.

Las fuerzas que actúan entre cuerpos dentro de un sistema se llaman internas. Las fuerzas que actúan desde fuera del sistema sobre los cuerpos de este sistema se denominan externas.

Las vibraciones libres son vibraciones que se producen bajo la influencia de fuerzas internas. Las oscilaciones bajo la influencia de fuerzas externas que cambian periódicamente se denominan forzadas.

Cuando el péndulo se desvía de su posición de equilibrio, su energía potencial aumenta, porque la distancia desde la superficie de la Tierra aumenta. Al moverse hacia la posición de equilibrio, la velocidad del péndulo aumenta, su energía cinética aumenta debido a una disminución en la reserva potencial, como resultado de una disminución en la distancia a la superficie de la Tierra. En el equilibrio, la energía cinética es máxima y la energía potencial es mínima. Después de pasar la posición de equilibrio, la energía cinética se convierte en energía potencial, la velocidad del péndulo disminuye y, con la desviación máxima, se vuelve igual a cero. De esta forma se produce una transformación periódica de energía. Pero porque Cuando los cuerpos se mueven interactúan con otros cuerpos, por lo que parte de la energía mecánica se convierte en energía interna del movimiento térmico de átomos y moléculas. La amplitud de las oscilaciones disminuirá y después de un tiempo el péndulo se detendrá. Las oscilaciones libres siempre se amortiguan.

En un sistema, cuando las oscilaciones se excitan bajo la influencia de una fuerza externa que cambia periódicamente, la amplitud, al principio, aumenta gradualmente. Después de un tiempo, se establecen oscilaciones con una amplitud constante y un período igual al período de la fuerza externa.

La amplitud también depende de la frecuencia de los cambios de fuerza. Siempre que la frecuencia de la fuerza externa ν coincida con la frecuencia natural del sistema ν 0, la amplitud tiene un valor máximo.

La resonancia es un fuerte aumento en la amplitud de las oscilaciones forzadas a medida que la frecuencia de cambio de la fuerza externa que actúa sobre el sistema se acerca a la frecuencia de las oscilaciones libres. Cuanto menor sea la fricción en el sistema, más pronunciada será la resonancia (en la Fig. Curva No. 1).

Trabajo de laboratorio “Determinación de la distancia focal de una lente colectora”.

BOLETO N° 6

Justificación experimental de las principales disposiciones de la teoría cinética molecular de la estructura de la materia. Masa y tamaño de las moléculas. La constante de Avogadro.

A principios del siglo XIX, el científico inglés D. Dalton demostró que muchos fenómenos naturales pueden explicarse utilizando la estructura molecular de la materia. A principios del siglo XX, finalmente se creó y confirmó mediante experimentos la teoría cinética molecular de la materia. Principales disposiciones de las TIC:

Las sustancias están formadas por moléculas entre las cuales existen intervalos intermoleculares.

Las moléculas se mueven de forma continua y caótica.

A distancias cortas entre moléculas y átomos actúan fuerzas de atracción y repulsión. La naturaleza de estas fuerzas es electromagnética.

El movimiento caótico también se llama térmico, porque. depende de la temperatura.

Justificación experimental:

El hecho de que las sustancias estén formadas por moléculas ha sido demostrado mediante fotografías tomadas con microscopio electrónico. Las fotografías muestran la disposición de las moléculas.

El experimento de Brown demuestra que las moléculas se mueven constantemente. En 1827 observó cómo los granos de arcilla se movían en el agua. No pude explicarlo. El movimiento browniano es el movimiento de los granos de arcilla causado por los impactos de moléculas de agua que se mueven caóticamente. Y otro fenómeno natural, la difusión, demuestra el movimiento continuo de moléculas. La difusión es el fenómeno de la penetración de moléculas de una sustancia en las moléculas de otra sustancia.

Incluso en los sólidos, donde este proceso de penetración ocurre más lentamente, todavía se observa difusión. Por ejemplo: una placa de oro se encuentra sobre una placa de plomo.

Están bajo carga. Después de algún tiempo, se descubrirá una molécula de cada sustancia en el cuerpo en contacto adyacente.

3. La experiencia con cilindros de plomo demuestra que las moléculas se atraen entre sí. Pueden soportar un peso de hasta 5 kg. La difusión también demuestra que las moléculas interactúan en los sólidos.

Tanto las fuerzas de repulsión como las de interacción actúan simultáneamente entre moléculas. Son de naturaleza magnética. Durante las deformaciones en cuerpos sólidos, las fuerzas se manifiestan en forma de fuerzas elásticas y determinan la resistencia de los cuerpos. Estas fuerzas actúan en distancias muy cortas, dentro del tamaño de las moléculas. Pero el efecto se observará si las moléculas se acercan a una distancia mayor que su equilibrio estable (cuando los dos tipos de fuerzas tienen el mismo valor), entonces las fuerzas repulsivas aumentarán y la atracción disminuirá.

Los estudios experimentales han demostrado que las moléculas son muy pequeñas. Por ejemplo: la masa de una molécula de aceite de oliva m 0 = 2,5 * 10 -26 kg y el tamaño de la molécula d = 3 * 10 -10 m.

El número de Avogadro es el número de átomos contenidos en 0,012 kg del isótopo de carbono 12 C. Lleva el nombre del científico italiano del siglo XIX.

N A =6,02*10 23 mol -1

K=3,29*10-7J

m=k*A / U m=3,29*10 -7 *1,4*10 7 / 6=4,6 / 6=0,76 kg

En la vida real, al estudiar los fenómenos naturales y tecnológicos, es imposible tener en cuenta todos los factores que influyen en ellos. Por este motivo se puede tener en cuenta factor más importante, por ejemplo, el movimiento de moléculas, mientras que otras (interacciones) no se tienen en cuenta. Sobre esta base se introduce un modelo del fenómeno.

Las moléculas de gas que golpean la superficie de un cuerpo o la pared de un recipiente ejercen presión –P. La presión depende de los siguientes factores:

de la energía cinética del movimiento molecular.

Cuanto mayor sea, mayor será la presión;

número de moléculas por unidad de volumen. Cuantos más hay, mayor es la presión. Ecuación básica gases ideales

se puede escribir como una fórmula:

P=n*m 0 *υ 2 /3 o P=2*n*E/3

Donde n es la concentración de moléculas por unidad de volumen (n=N/V), m 0 es la masa de una molécula, E es el valor promedio de la energía cinética del movimiento de las moléculas, υ 2 es el valor promedio del cuadrado de la velocidad del movimiento cinético de las moléculas.

La presión de un gas ideal es directamente proporcional a la energía cinética promedio del movimiento de traslación de sus moléculas y al número de moléculas por unidad de volumen. La presión se mide en Pascales P=Pa. En tubos y dispositivos de vacío se crean condiciones cercanas a las de un gas ideal. Allí se crea un vacío, porque las moléculas de gas son un obstáculo: el filamento de la lámpara se oxida y se quema instantáneamente. La temperatura es una magnitud que caracteriza el grado de calentamiento de un cuerpo. Para medir la temperatura corporal, se creó un dispositivo: un termómetro. Como referencia se eligió un termómetro de hidrógeno, en el que se utilizaba como sustancia el hidrógeno descargado. Se expande cuando se calienta de la misma manera que el oxígeno, el nitrógeno, etc. Se conectó un recipiente cerrado con hidrógeno descargado a un manómetro (un dispositivo para medir la presión) y, al aumentar la temperatura, el gas se expandió, cambiando así su presión. La presión y la temperatura están relacionadas linealmente, por lo que la temperatura podría determinarse a partir de la lectura del manómetro. La escala de temperatura establecida por un termómetro de hidrógeno se llama escala Celsius. La temperatura de fusión del hielo a temperaturas normales se considera 0 0 C., y más allá de 100 0 C es el punto de ebullición del agua, también a presión normal 1. También es posible otra configuración de la escala de temperatura. Para una comprensión más profunda del significado físico de los fenómenos, Kelvin propuso otra escala: la termodinámica. Ahora se llama escala Kelvin. Se toma como punto de partida –273 0 C. Este valor se llama cero absoluto: la temperatura a la que se detiene el movimiento de traslación de las moléculas. No ocurre en la naturaleza por debajo de las temperaturas. La temperatura en esta escala se llama temperatura absoluta y se mide en Kelvin - TK.

La velocidad del movimiento molecular depende de la temperatura, por lo que se dice que la temperatura es una medida de la energía cinética del movimiento molecular. Al aumentar la temperatura, la velocidad promedio movimiento de traslación de moléculas.

E=3*k*T/2 P=nkT Donde k es la constante de Boltzmann =1.38*10 -23 J/K

Se proporciona un diagrama eléctrico. Determine la resistencia de cuatro conductores con la misma resistencia R 1-4 = 4 ohmios, conectados entre sí según el diagrama:

Los conductores 1,4 están conectados en serie y 2,3 en paralelo.

Encontremos la resistencia total de los conductores 2.3:

R 23 =R / n R 23 = 4 / 2 = 2 Ohmios.

Encuentre la resistencia total de todo el circuito:

R=R1 +R23 +R4 R=4+2+4=10 Ohmios.

BOLETO N° 8

Ecuación de estado de un gas ideal (ecuación de Mendeleev-Clapeyron). Isoprocesos.

En la vida real, al estudiar los fenómenos naturales y tecnológicos, es imposible tener en cuenta todos los factores que influyen en ellos. Por este motivo, se puede tener en cuenta el factor más importante, como es el movimiento de las moléculas, mientras que otros (la interacción) no se tienen en cuenta. Sobre esta base se introduce un modelo del fenómeno.

Un gas ideal es un modelo de un gas real. Se trata de un gas cuyos tamaños moleculares son pequeños en comparación con el volumen del recipiente y prácticamente no interactúan.

Las cantidades físicas, cuyo valor está determinado por la acción conjunta de una gran cantidad de moléculas, se denominan parámetros termodinámicos: P, V, T.

Un gas ideal se describe mediante los siguientes parámetros que se incluyen en la ecuación de Mendeleev-Clapeyron: PV = m*R*T/ M

donde M es la masa molar de la sustancia, R es la constante universal de los gases, no depende de la naturaleza del gas = 8,31 N*m/Kmol*K, m es la masa del gas.

Un isoproceso es un proceso en el que la masa de un gas y uno de sus parámetros permanecen constantes.

Determine el límite rojo del efecto fotoeléctrico para un metal con función de trabajo A = 3,2 * 10 -19 J.

BOLETO N° 9

Evaporación y condensación. Pares saturados e insaturados. Humedad del aire. Medición de la humedad del aire.

Las sustancias pasan de un estado a otro. Durante el movimiento caótico, algunas moléculas de agua con alta energía cinética lo abandonan. Al mismo tiempo, superan las fuerzas de atracción de otras moléculas. Este proceso se llama evaporación. (ver cartel). Pero también se puede observar otro proceso cuando las moléculas de vapor regresan al líquido, este proceso se llama condensación. Si hay un flujo de aire sobre el recipiente, éste arrastra las moléculas de vapor y el proceso de evaporación se produce más rápido. El proceso de evaporación también se acelera cuando aumenta la temperatura del líquido.

Si el recipiente se cubre con una tapa, después de un tiempo se establecerá un equilibrio dinámico: el número de moléculas que salen del líquido = el número de moléculas que regresan al líquido.

El vapor que está en equilibrio dinámico con su líquido se llama saturado. Incluso si comenzamos a comprimir vapor saturado a temperatura constante, inicialmente el equilibrio se alterará, pero luego la concentración de moléculas de vapor se nivelará nuevamente, como en el equilibrio dinámico.

La presión de vapor saturado P 0 no depende del volumen a temperatura constante.

En la Tierra hay una formación continua de vapor de agua: evaporación de cuerpos de agua, vegetación, vapor exhalado por los animales. Pero este vapor de agua no está saturado, porque las masas de aire se mueven en la atmósfera.

La humedad es la cantidad de vapor de agua en la atmósfera terrestre.

El vapor de agua (humedad) se caracteriza por parámetros. (consulte más a fondo los carteles de la oficina y cuéntenos sobre ellos).

La humedad relativa se puede medir con varios instrumentos, pero consideremos uno: un psicrómetro. (Más adelante consultar los carteles sobre el dispositivo y método de medición).

Trabajo de laboratorio “Medición de la longitud de onda de la luz mediante una rejilla de difracción”.

BOLETO N° 10

Cuerpos cristalinos y amorfos. Deformaciones elásticas y plásticas de sólidos.

Los cristales nos rodean por todas partes. Todos los sólidos se clasifican como cristales. Pero porque Como los monocristales no se encuentran en la naturaleza, no los vemos. Muy a menudo, las sustancias consisten en muchos granos cristalinos entrelazados: policristales. En los cuerpos cristalinos, los átomos están dispuestos en un orden estricto y forman una red cristalina espacial. Como resultado, tienen una forma exterior regular. Ejemplos de cuerpos cristalinos: sal de mesa, copo de nieve, mica, grafito, etc. Estos cuerpos tienen ciertas propiedades: el grafito escribe bien en capas, la sal se rompe con bordes planos, la mica se exfolia en la dirección longitudinal. T.ob. tienen lo mismo propiedades fisicas en una dirección, llamada anisotropía. En realidad, la mayoría de las veces no se observa anisotropía, porque el cuerpo está formado por una gran cantidad de cristales fusionados caóticamente, el efecto total de la anisotropía conduce a la eliminación de este fenómeno. Pero hay otros cuerpos que no están formados por cristales, es decir. no tienen red cristalina, se llaman amorfos. Tienen las propiedades de cuerpos elásticos y líquidos. Cuando se golpean, pinchan y, a altas temperaturas, fluyen. Ejemplos de cuerpos amorfos: vidrio, plásticos, resina, colofonia, azúcar cande. Tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones, llamadas. isotropía.

Un efecto mecánico externo sobre un cuerpo provoca un desplazamiento de los átomos de sus posiciones de equilibrio y conduce a un cambio en la forma y el volumen del cuerpo, es decir, a su deformación. lo mas tipos simples las deformaciones son estiramiento y compresión. Los cables de grúas, teleféricos, cables de remolque y cuerdas de instrumentos musicales experimentan tensión. Los muros y cimientos de los edificios están sujetos a compresión. La deformación se puede caracterizar por el alargamiento absoluto ∆l = l 2 -l 1, donde l 1 está antes del estiramiento, l 2 está después. Y la relación entre el alargamiento absoluto y la longitud de la muestra se llama alargamiento relativo: ε=∆l / l 1. Cuando un cuerpo se deforma surgen fuerzas elásticas. La cantidad física igual a la relación entre el módulo de la fuerza elástica y el área de la sección transversal del cuerpo se llama tensión σ=F/S. En el caso de deformaciones pequeñas, la ley de Hooke se cumple cuando la deformación aumenta proporcionalmente al aumentar la fuerza sobre el cuerpo. Pero sólo hasta cierto límite de fuerza. Si la tensión aumenta y después de su eliminación las dimensiones del cuerpo aún se restablecen por completo, entonces dicha deformación se llama elástica; de lo contrario, se llama residual o plástica.

...); ¿Lee? mecánicamente"o conscientemente. Errores, ... requisitos) se divide en relativamente completo en términos semánticos... ; fortaleza movimientos; volumen movimientos: exactitud movimientos; suavidad movimientos; simetría movimientos; presencia de sincinesia...

Ya desde el comienzo del estudio del movimiento mecánico se destacó su carácter relativo. El movimiento se puede considerar en diferentes sistemas de referencia. La elección específica de un sistema de referencia está dictada por consideraciones de conveniencia: debe elegirse de manera que el movimiento que se estudia y sus patrones parezcan lo más simples posible.

Movimiento en diferentes sistemas de referencia. Para pasar de un sistema de referencia a otro, es necesario saber qué características del movimiento permanecen sin cambios y cuáles cambian durante dicha transición y cómo.

Empecemos por el tiempo. La experiencia demuestra que mientras estamos hablando de En cuanto a los movimientos que se producen a velocidades pequeñas en comparación con la velocidad de la luz, el tiempo “fluye” por igual en todos los sistemas de referencia y, en este sentido, puede considerarse absoluto. Esto significa que el intervalo de tiempo entre dos eventos es el mismo cuando se mide en cualquier marco de referencia.

Pasemos a las características espaciales. La posición de una partícula, determinada por su radio vector, cambia cuando se mueve a otro sistema de referencia. Sin embargo, la ubicación espacial relativa de los dos eventos no cambia y en este sentido es absoluta. Por ejemplo, la posición relativa de dos partículas en cualquier momento dado, determinada por la diferencia en sus vectores de radio, las dimensiones espaciales de los cuerpos sólidos, etc., no depende de la elección del sistema de referencia.

Así, según los conceptos clásicos de la física no relativista, los intervalos de tiempo y las distancias espaciales entre eventos simultáneos son absolutos. Estas ideas, como se vio después de la creación de la teoría de la relatividad, sólo son válidas para movimientos relativamente lentos de los sistemas de referencia. En la teoría de la relatividad, las ideas sobre el espacio y el tiempo han sufrido cambios significativos. Sin embargo, los nuevos conceptos relativistas que sustituyeron a los clásicos se transforman en ellos en el caso límite de los movimientos lentos.

Consideremos ahora el cambio en la velocidad de movimiento de una partícula cuando se mueve de un marco de referencia a otro, moviéndose con respecto al primero. Esta cuestión está estrechamente relacionada con el principio de independencia de los movimientos discutido en el § 5. Volvamos al ejemplo con

cruzar un fiordo en ferry, cuando el ferry se mueve progresivamente con respecto a las costas. Denotemos el vector del movimiento del pasajero con respecto a las costas (es decir, en el sistema de referencia asociado con el suelo) por y su movimiento con respecto al ferry (es decir, en el sistema de referencia asociado con el ferry) por El movimiento del ferry sí mismo en relación con el suelo durante el mismo tiempo se denota por vía Entonces

Dividiendo esta igualdad término a término por el tiempo durante el cual ocurrieron estos movimientos, y pasando al límite en obtenemos una relación similar (1) para velocidades:

donde es la velocidad del pasajero con respecto al suelo, V es la velocidad del ferry con respecto al suelo, la velocidad del pasajero con respecto al ferry. La regla para sumar velocidades con la participación simultánea de un cuerpo en dos movimientos, expresada por la igualdad (2), puede interpretarse como la ley para convertir la velocidad de un cuerpo al pasar de un sistema de información a otro. De hecho, y son las velocidades del pasajero en dos sistemas de referencia diferentes, la velocidad de uno de estos sistemas (el ferry) con respecto al otro (la Tierra).

Por tanto, la velocidad de un cuerpo en cualquier sistema de referencia es igual a la suma vectorial de la velocidad de este cuerpo en otro sistema de referencia y la velocidad V de este segundo sistema de referencia con respecto al primero. Tenga en cuenta que la ley de transformación de velocidad expresada por la fórmula (2) es válida solo para movimientos relativamente lentos (no relativistas), ya que su derivación se basó en la idea de la naturaleza absoluta de los intervalos de tiempo (el valor se consideró el mismo en dos sistemas de referencia).

Velocidad y aceleración relativas. De la fórmula (2) se deduce que la velocidad relativa de dos partículas es la misma en todos los sistemas de referencia. De hecho, al mudarse a nuevo sistema referencia, el mismo vector V de la velocidad del sistema de referencia se suma a la velocidad de cada partícula. Por tanto, la diferencia entre los vectores de velocidad de las partículas no cambia. ¡La velocidad relativa de las partículas es absoluta!

La aceleración de una partícula en el caso general depende del marco de referencia en el que se considera su movimiento. Sin embargo, la aceleración en dos sistemas de referencia es la misma cuando uno de ellos se mueve uniforme y rectilíneamente con respecto al otro. Esto se sigue inmediatamente de la fórmula (2) en

Al estudiar movimientos específicos o resolver problemas, puedes utilizar cualquier marco de referencia. Una elección razonable del sistema de referencia puede facilitar enormemente la obtención de los datos necesarios.

resultado. En los ejemplos de investigación del movimiento considerados hasta ahora, esta cuestión no se destacó: la elección de un sistema de referencia estuvo, por así decirlo, impuesta por las condiciones mismas del problema. Sin embargo, en todos los casos, incluso cuando la elección del sistema de referencia es obvia a primera vista, es útil pensar qué sistema de referencia será realmente óptimo. Ilustremos esto con los siguientes problemas.

Tareas

1. Aguas abajo y aguas arriba. Lancha fuera borda flota río abajo a velocidad constante. En algún momento, un remo de repuesto cae del barco al agua. Después de un tiempo de minutos, se descubre la pérdida y el barco regresa. ¿Cuál es la velocidad del caudal del río si el remo fue recogido a una distancia de km aguas abajo del lugar donde se perdió?

Solución. Elijamos un sistema de referencia asociado al agua en movimiento. En este marco de referencia, el agua está inmóvil y el remo siempre reposa en el lugar donde cayó. El barco primero se aleja de este lugar por un tiempo y luego regresa. El viaje de regreso al remo durará el mismo tiempo ya que la velocidad del bote con respecto al agua no depende de la dirección del movimiento. Durante todo este tiempo, la corriente lleva el remo a una distancia relativa a las orillas. Por lo tanto, la velocidad del flujo min

Para ver cómo una buena elección de sistema de referencia facilita la obtención de una respuesta a la pregunta aquí planteada, resuelva este problema en un sistema de referencia asociado a la Tierra.

Prestemos atención al hecho de que la solución anterior no cambia si el barco flota ancho río no río abajo, sino en cierto ángulo: en el marco de referencia asociado con el agua en movimiento, todo sucede como en un lago donde el agua está quieta. Es fácil darse cuenta de que en el camino de regreso la proa del barco debe apuntar directamente al remo flotante y no al lugar donde se dejó caer al agua.

Arroz. 58. Movimiento de automóviles en carreteras que se cruzan.

2. Encrucijada. Dos carreteras se cruzan en ángulo recto (Fig. 58). El automóvil A, que avanza a gran velocidad por uno de ellos, se encuentra a una distancia de la intersección en el momento en que el automóvil B, que avanza a gran velocidad por otra vía, la cruza. ¿En qué momento la distancia entre los autos en línea recta será mínima? ¿A qué es igual? ¿Dónde están los coches en este momento?

Solución. En este problema conviene asociar el sistema de referencia a uno de los coches, por ejemplo al segundo. En tal marco de referencia, el segundo automóvil está parado y la velocidad del primero es igual a su velocidad con respecto al segundo, es decir, la diferencia (Fig.59):

El movimiento del primer automóvil con respecto al segundo se produce en línea recta a lo largo del vector V,. Por lo tanto, la distancia más corta deseada entre automóviles es igual a la longitud de la perpendicular que cae desde el punto B a la línea recta. Considerando triángulos similares en la figura. 59, tenemos

El tiempo que tardan los automóviles en acercarse a esta distancia se puede encontrar dividiendo la longitud del tramo por la velocidad del primer automóvil en relación con el segundo:

Arroz. 59. Velocidades en el sistema de referencia asociado a uno de los coches.

Las posiciones de los autos en este momento se pueden encontrar al darse cuenta de que en el sistema de referencia original asociado con el suelo, el segundo auto se alejará de la intersección a una distancia igual a

Durante este tiempo, el primer automóvil se acercará a la intersección a una distancia

3. Trenes que se aproximan. Dos trenes de la misma longitud avanzan uno hacia el otro por vías paralelas a la misma velocidad. En el momento en que las cabinas de las locomotoras diésel están niveladas, uno de los trenes comienza a frenar y avanza con aceleración constante. Se detiene al cabo de un rato, justo en el momento en que las colas de los trenes se tocan. Encuentra la longitud del tren.

Solución. Asociemos el sistema de referencia con un tren que se mueve uniformemente. En este marco está inmóvil y el tren que se aproxima en el momento inicial tiene la velocidad. El movimiento del segundo tren y en este marco de referencia será igualmente lento. Por lo tanto, la velocidad promedio del tren de frenado es igual a La distancia recorrida durante el frenado (en relación con el primer tren) es igual a longitud total dos trenes, es decir, 21. Por lo tanto

¿De dónde lo encontramos?

Observemos que en este problema se utilizó la transición a un sistema de referencia en movimiento para considerar el movimiento no uniforme del cuerpo, pero el movimiento del sistema de referencia en sí era uniforme. Próximas tareas

muestran que a veces es conveniente cambiar a un sistema de referencia en movimiento acelerado.

4. “El cazador y el mono”. Al disparar a un objetivo que se mueve horizontalmente, un cazador experimentado apunta con cierta "plomada", ya que durante el vuelo del disparo el objetivo logra moverse una cierta distancia. ¿A dónde debe apuntar al disparar a un objetivo en caída libre, si el tiro se dispara simultáneamente con el comienzo de su caída?

Solución. Elijamos un sistema de referencia asociado a un objetivo en caída libre. En este marco de referencia, el objetivo está estacionario y los perdigones vuelan de manera uniforme y rectilínea con la velocidad adquirida en el momento del disparo. Esto sucede porque la caída libre de todos los cuerpos en el sistema de referencia asociado a la Tierra ocurre con la misma aceleración.

En un marco de referencia que cae libremente con aceleración, donde el objetivo está estacionario y los perdigones vuelan rectos, resulta obvio que es necesario apuntar exactamente al objetivo. Este hecho no depende del valor de la velocidad inicial de los pellets; puede ser cualquier cosa. Pero si la velocidad inicial es demasiado baja, es posible que los perdigones simplemente no tengan tiempo de alcanzar el objetivo mientras está en caída libre. Si el objetivo cae desde una altura y la distancia inicial hasta él en línea recta es entonces, como es fácil de ver, se debe satisfacer la desigualdad.

de ahí la limitación de la velocidad inicial de los pellets:

A una velocidad inicial más baja, los perdigones caerán al suelo antes que el objetivo.

5. Límite de metas alcanzables. En el párrafo anterior, el límite del área bajo fuego se encontró para un valor dado de la velocidad inicial. Todo el razonamiento se llevó a cabo en un sistema de referencia asociado con la Tierra. Encuentre este límite considerando el movimiento en un marco en caída libre. que “cae” con la aceleración de la caída libre. Su ecuación tiene la forma.

De hecho, ésta es la ecuación de toda una familia de círculos: dando diferentes significados, obtenemos los círculos en los que se ubican las partículas en diferentes momentos. El límite requerido es la envolvente de dicha familia de círculos (Fig. 60). Evidentemente, su punto más alto se encuentra por encima del punto de partida de las partículas.

Buscaremos el límite de la siguiente manera. Tenga en cuenta que las partículas emitidas en el mismo momento alcanzan el límite en diferentes momentos: el límite toca círculos diferentes.

Arroz. 60. La frontera de las metas alcanzables como envoltura de una familia de círculos

Habiendo trazado una línea horizontal en un cierto nivel y, encontramos en ella el punto más alejado del eje de ordenadas, al que aún llegan las partículas, sin pensar a qué círculo pertenece este punto. La abscisa x de este punto obviamente satisface la ecuación (3) de la familia de círculos. Reescribiéndolo en el formulario

¿Cuáles de las cantidades cinemáticas cambian al pasar de un sistema de referencia a otro y cuáles permanecen sin cambios?

Explique por qué la velocidad relativa de dos partículas es la misma en todos los sistemas de referencia.

Dé argumentos que indiquen que la ley clásica de transformación de velocidades al pasar de un sistema de referencia a otro se basa en la idea de la naturaleza absoluta del tiempo.

¿Qué debería ser? movimiento relativo dos sistemas de referencia, de modo que al pasar de uno de ellos al otro, la aceleración de la partícula cambia?

Cinemática

movimiento mecánico- este es un cambio en la posición de los cuerpos en el espacio entre sí a lo largo del tiempo.
El movimiento mecánico puede ser recto o curvo, uniforme o desigual.

Un punto material es un cuerpo cuyo tamaño y forma pueden ignorarse al resolver un problema.
Condiciones bajo las cuales un cuerpo puede ser considerado un punto material:
1. si sus dimensiones son pequeñas en comparación con la distancia que recorre.
2. si avanza.
¿Qué es el movimiento hacia adelante?
Un cuerpo se mueve traslacionalmente si todos sus puntos se mueven igualmente.
o un cuerpo se mueve traslacionalmente si una línea recta trazada a través de dos puntos de este cuerpo, cuando se mueve, se desplaza paralela a su posición original.

Sistema de referencia (RS)

El cuerpo de referencia, el sistema de coordenadas asociado a él y el reloj para contar el tiempo de movimiento forman un sistema de referencia.
Un cuerpo de referencia es un cuerpo con respecto al cual se determina la posición de otros cuerpos (en movimiento).

Relatividad del movimiento

Una persona camina por el vagón en contra del movimiento del tren (Fig. 1). La rapidez del tren con respecto a la superficie de la tierra es de 20 m/s y la rapidez de la persona con respecto al vagón es de 1 m/s. Determine a qué velocidad y en qué dirección se mueve la persona en relación con la superficie de la tierra.

Pensemos así. Si la persona no hubiera caminado a lo largo del vagón, se habría movido junto con el tren una distancia de 40 m, pero al mismo tiempo caminó una distancia de 1 m en contra del movimiento del tren. Por lo tanto, en un tiempo igual a 1 s, se desplazó con respecto a la superficie de la tierra solo 19 m en la dirección del tren. Esto significa que la velocidad de una persona con respecto a la superficie de la tierra es de 19 m/s y se dirige en la misma dirección que la velocidad del tren. Así, en el sistema de referencia asociado al tren, una persona se mueve a una velocidad de 1 m/s, y en el sistema de referencia asociado a cualquier cuerpo sobre la superficie de la tierra, a una velocidad de 19 m/s, y estos las velocidades se dirigen en direcciones opuestas. vemos que la velocidad es relativa, es decir la velocidad de un mismo cuerpo en diferentes sistemas de referencia puede ser diferente tanto en valor numérico como en dirección.

Ahora veamos otro ejemplo. Imagínese un helicóptero descendiendo verticalmente al suelo. En relación con el helicóptero, cualquier punto del rotor, por ejemplo el punto A (Fig. 2), se moverá constantemente en un círculo, que se muestra en la figura como una línea continua. Para un observador en tierra, el mismo punto se moverá a lo largo de una trayectoria helicoidal (línea discontinua). De este ejemplo queda claro que la trayectoria del movimiento también es relativa, es decir. la trayectoria de movimiento de un mismo cuerpo puede ser diferente en diferentes sistemas de referencia.

Resulta que el camino es una cantidad relativa, después de todo, el camino es la suma de las longitudes de todas las secciones de la trayectoria recorrida por el cuerpo durante el período de tiempo considerado. Esto es especialmente evidente en los casos en que cuerpo fisico se mueve en un marco de referencia y está en reposo en otro. Por ejemplo, una persona sentada en un tren en movimiento recorre una determinada trayectoria s en el marco asociado con la Tierra, y en el marco de referencia asociado con el tren, su trayectoria es cero.

De este modo, relatividad movimientos, se manifiesta V esa velocidad, trayectoria, camino Y alguno otras características del movimiento son relativas, es decir, pueden ser diferentes en diferentes sistemas de referencia.

Relatividad del movimiento mecánico.
1. El movimiento mecánico sólo puede observarse en relación con otros cuerpos. Es imposible detectar un cambio en la posición del cuerpo si no hay nada con qué compararlo. 2. En diferentes sistemas de referencia cantidades fisicas
(velocidad, aceleración, desplazamiento, etc.) que caracterizan el movimiento de un mismo cuerpo pueden ser diferentes. 3. Naturaleza del movimiento, trayectoria del movimiento, etc. son diferentes en diferentes sistemas de referencia para el mismo organismo.
Dejemos que dos CO se muevan entre sí a una velocidad constante . La posición del punto A en un sistema estacionario K está especificada por el vector, y en un sistema en movimiento K 1, por el vector. En el dibujo vemos eso. Esta ecuación le permite pasar de un CO a otro. - Al mismo tiempo, creemos que el tiempo fluye de la misma manera en ambos SO. .
Convencionalmente llamaremos al sistema K estacionario y al sistema K 1 en movimiento. Entonces para el caso cuando las coordenadas y y z no cambian, obtenemos: transformaciones galileanas - De estas ecuaciones se sigue:
- la distancia entre dos puntos es absoluta, es decir no depende de la elección del CO. Sean las coordenadas de los puntos en el sistema de referencia fijo. x y x", y en la versión móvil x 1 y x 1", respectivamente. Entonces ;
Dividamos los lados derecho e izquierdo de la ecuación por el período de tiempo durante el cual tuvo lugar el movimiento.
Obtenemos: ley de la suma de velocidades aquí la velocidad de un punto con respecto a un punto de referencia estacionario es igual a la suma vectorial de la velocidad del punto con respecto a un punto de referencia en movimiento y la velocidad del punto de referencia más móvil con respecto a una referencia estacionaria. punto.
Se llama la velocidad del CO en movimiento con respecto al estacionario.

4. Características del movimiento mecánico: velocidad, aceleración, desplazamiento.

Movimiento uniforme – es un movimiento a velocidad constante, es decir, cuando la velocidad no cambia (v = const) y no se produce aceleración o desaceleración (a = 0).

Movimiento en línea recta - este es un movimiento en línea recta, es decir, la trayectoria del movimiento rectilíneo es una línea recta.

- este es un movimiento en el que un cuerpo realiza movimientos iguales durante períodos de tiempo iguales. Por ejemplo, si dividimos un determinado intervalo de tiempo en intervalos de un segundo, entonces, con un movimiento uniforme, el cuerpo se moverá la misma distancia para cada uno de estos intervalos de tiempo.

La velocidad del movimiento rectilíneo uniforme no depende del tiempo y en cada punto de la trayectoria se dirige de la misma manera que el movimiento del cuerpo. Es decir, el vector de desplazamiento coincide en dirección con el vector de velocidad. En este caso, la velocidad promedio para cualquier período de tiempo es igual a la velocidad instantánea:

V cp = v

Velocidad del movimiento rectilíneo uniforme es una cantidad vectorial física igual a la relación entre el movimiento de un cuerpo durante cualquier período de tiempo y el valor de este intervalo t:

Por tanto, la velocidad del movimiento rectilíneo uniforme muestra cuánto movimiento realiza un punto material por unidad de tiempo.

Emocionante con movimiento lineal uniforme está determinado por la fórmula:

Distancia recorrida en movimiento lineal es igual al módulo de desplazamiento. Si la dirección positiva del eje OX coincide con la dirección del movimiento, entonces la proyección de la velocidad sobre el eje OX es igual al valor de la velocidad y es positiva:

V x = v, es decir v > 0

La proyección del desplazamiento sobre el eje OX es igual a:

S = vt = x – x 0

donde x 0 es la coordenada inicial del cuerpo, x es la coordenada final del cuerpo (o la coordenada del cuerpo en cualquier momento)

Ecuación de movimiento , es decir, la dependencia de las coordenadas del cuerpo con el tiempo x = x(t), toma la forma:

X = x 0 + vt

Si la dirección positiva del eje OX es opuesta a la dirección del movimiento del cuerpo, entonces la proyección de la velocidad del cuerpo sobre el eje OX es negativa, la velocidad es menor que cero (v< 0), и тогда уравнение движения принимает вид:

X = x 0 - vt

Movimiento lineal uniforme - Este caso especial movimiento desigual.

movimiento desigual - este es un movimiento en el que un cuerpo (punto material) realiza movimientos desiguales durante períodos de tiempo iguales. Por ejemplo, un autobús urbano se mueve de manera desigual, ya que su movimiento consiste principalmente en aceleración y desaceleración.

Movimiento igualmente alternativo - este es un movimiento en el que la velocidad de un cuerpo (punto material) cambia igualmente en períodos de tiempo iguales.

Aceleración de un cuerpo durante el movimiento uniforme. permanece constante en magnitud y dirección (a = const).

El movimiento uniforme puede acelerarse o desacelerarse uniformemente.

Movimiento uniformemente acelerado - este es el movimiento de un cuerpo (punto material) con aceleración positiva, es decir, con tal movimiento el cuerpo acelera con aceleración constante. En el caso de un movimiento uniformemente acelerado, el módulo de velocidad del cuerpo aumenta con el tiempo, la dirección de la aceleración coincide con la dirección de la velocidad del movimiento.

Igual cámara lenta - este es el movimiento de un cuerpo (punto material) con aceleración negativa, es decir, con tal movimiento el cuerpo se desacelera uniformemente. Con un movimiento uniformemente lento, los vectores velocidad y aceleración son opuestos y el módulo de velocidad disminuye con el tiempo.

En mecánica, cualquier movimiento rectilíneo se acelera, por lo que el movimiento lento se diferencia del movimiento acelerado solo en el signo de la proyección del vector de aceleración sobre el eje seleccionado del sistema de coordenadas.

Velocidad variable media se determina dividiendo el movimiento del cuerpo por el tiempo durante el cual se realizó este movimiento. La unidad de velocidad media es m/s.

V cp = s/t

velocidad instantánea es la velocidad del cuerpo (punto material) en en este momento tiempo o en un punto dado de la trayectoria, es decir, el límite al que tiende la velocidad media con una disminución infinita en el intervalo de tiempo Δt:

Vector de velocidad instantánea El movimiento uniformemente alterno se puede encontrar como la primera derivada del vector de desplazamiento con respecto al tiempo:

Proyección del vector de velocidad en el eje OX:

Vx = x’

esta es la derivada de la coordenada con respecto al tiempo (las proyecciones del vector velocidad sobre otros ejes de coordenadas se obtienen de manera similar).

Aceleración es una cantidad que determina la tasa de cambio en la velocidad de un cuerpo, es decir, el límite al que tiende el cambio de velocidad con una disminución infinita en el período de tiempo Δt:

Vector de aceleración del movimiento uniformemente alterno. se puede encontrar como la primera derivada del vector velocidad con respecto al tiempo o como la segunda derivada del vector desplazamiento con respecto al tiempo:

Considerando que 0 es la velocidad del cuerpo en el momento inicial (velocidad inicial), es la velocidad del cuerpo en un momento dado (velocidad final), t es el período de tiempo durante el cual ocurrió el cambio de velocidad , fórmula de aceleración será el siguiente:

Desde aquí fórmula de velocidad uniforme en cualquier momento:

Si un cuerpo se mueve rectilíneamente a lo largo del eje OX de un sistema de coordenadas cartesiano rectilíneo, coincidiendo en dirección con la trayectoria del cuerpo, entonces la proyección del vector velocidad sobre este eje está determinada por la fórmula:

V x = v 0x + a x t

Dado que en el movimiento uniforme la aceleración es constante (a = const), la gráfica de aceleración es una línea recta paralela al eje 0t.

Arroz. 1. Dependencia de la aceleración del cuerpo con respecto al tiempo.

Dependencia de la velocidad en el tiempo. - Este función lineal, cuya gráfica es una línea recta (Fig.2)

Sugiero un juego: elige un objeto en la habitación y describe su ubicación. Haga esto de tal manera que quien adivine no pueda cometer un error. ¿Funcionó? ¿Qué resultará de la descripción si no se utilizan otros cuerpos? Quedarán las siguientes expresiones: “a la izquierda de...”, “arriba...” y similares. La posición del cuerpo sólo se puede configurar en relación con algún otro cuerpo.

Ubicación del tesoro: “Párese en la esquina oriental de la casa más exterior, mire hacia el norte y, después de haber caminado 120 pasos, gire hacia el este y camine 200 pasos. En este lugar, cave un hoyo de 10 codos de tamaño y encontrará 100. lingotes de oro”. Es imposible encontrar el tesoro, de lo contrario lo habrían desenterrado hace mucho tiempo. ¿Por qué? No se define el cuerpo respecto del cual se hace la descripción; se desconoce en qué aldea se ubica esa misma casa. Es necesario determinar con precisión el cuerpo que servirá de base para nuestra futura descripción. En física tal cuerpo se llama organismo de referencia. Se puede seleccionar arbitrariamente. Por ejemplo, intente elegir dos cuerpos de referencia diferentes y describa la ubicación de una computadora en una habitación en relación con ellos. Habrá dos descripciones que serán diferentes entre sí.

sistema de coordenadas

Miremos la foto. ¿Dónde está el árbol en relación con el ciclista I, el ciclista II y nosotros mirando el monitor?

Con respecto al cuerpo de referencia - ciclista I - el árbol está a la derecha, con respecto al cuerpo de referencia - ciclista II - el árbol está a la izquierda, con respecto a nosotros está al frente. Un mismo cuerpo: un árbol, ubicado constantemente en el mismo lugar, al mismo tiempo "a la izquierda", "a la derecha" y "al frente". El problema no es sólo que sean elegidos diferentes cuerpos cuenta atrás. Consideremos su ubicación relativa al ciclista I.

En esta foto hay un árbol. bien del ciclista yo

En esta foto hay un árbol. izquierda del ciclista yo

El árbol y el ciclista no cambiaron su ubicación en el espacio, pero el árbol puede estar “a la izquierda” y “a la derecha” al mismo tiempo. Para eliminar la ambigüedad en la descripción de la dirección en sí, elegiremos una determinada dirección como positiva, la contraria a la elegida será negativa. La dirección seleccionada se indica mediante un eje con una flecha, indicando la flecha la dirección positiva. En nuestro ejemplo, seleccionaremos y designaremos dos direcciones. De izquierda a derecha (el eje a lo largo del cual se mueve el ciclista), y desde nosotros dentro del monitor hasta el árbol, esta es la segunda dirección positiva. Si la primera dirección que hemos elegido se designa como X, la segunda como Y, obtenemos una dirección bidimensional. sistema de coordenadas.

En relación con nosotros, el ciclista se mueve en una dirección negativa a lo largo del eje X, el árbol se mueve en una dirección positiva a lo largo del eje Y.

En relación con nosotros, el ciclista se mueve en dirección positiva a lo largo del eje X, el árbol se mueve en dirección positiva a lo largo del eje Y

Ahora determine qué objeto en la habitación está a 2 metros en la dirección X positiva (a su derecha) y a 3 metros en la dirección Y negativa (detrás de usted). (2;-3) - coordenadas este cuerpo. El primer número “2” generalmente indica la ubicación a lo largo del eje X, el segundo número “-3” indica la ubicación a lo largo del eje Y. Es negativo porque el eje Y no está en el lado del árbol, sino en el opuesto. lado. Una vez seleccionado el cuerpo de referencia y la dirección, la ubicación de cualquier objeto se describirá sin ambigüedades. Si le das la espalda al monitor, habrá otro objeto a tu derecha y detrás de ti, pero sus coordenadas serán diferentes (-2;3). Por tanto, las coordenadas determinan de forma precisa e inequívoca la ubicación del objeto.

El espacio en el que vivimos es un espacio de tres dimensiones, como dicen, espacio tridimensional. Además de que el cuerpo puede estar “a la derecha” (“izquierda”), “delante” (“detrás”), también puede estar “arriba” o “debajo” de ti. Esta es la tercera dirección; se acostumbra designarla como eje Z.

¿Es posible elegir diferentes direcciones de eje? Poder. Pero no se puede cambiar su dirección mientras se resuelve, por ejemplo, un problema. ¿Puedo elegir otros nombres de ejes? Es posible, pero corres el riesgo de que los demás no te comprendan; es mejor no hacerlo. ¿Es posible intercambiar el eje X con el eje Y? Puedes, pero no te confundas con las coordenadas: (x;y).

Cuando un cuerpo se mueve en línea recta, un eje de coordenadas es suficiente para determinar su posición.

Para describir el movimiento en un plano se utiliza un sistema de coordenadas rectangular, que consta de dos ejes mutuamente perpendiculares (sistema de coordenadas cartesiano).

Al usar sistema tridimensional coordenadas, puede determinar la posición del cuerpo en el espacio.

Sistema de referencia

Cada cuerpo en cualquier momento ocupa una determinada posición en el espacio en relación con otros cuerpos. Ya sabemos cómo determinar su posición. Si la posición de un cuerpo no cambia con el tiempo, entonces está en reposo. Si la posición del cuerpo cambia con el tiempo, esto significa que el cuerpo se está moviendo. Todo en el mundo sucede en algún lugar y en algún momento: en el espacio (¿dónde?) y en el tiempo (¿cuándo?). Si al cuerpo de referencia, el sistema de coordenadas que determina la posición del cuerpo, le sumamos un método para medir el tiempo, un reloj, obtenemos sistema de referencia. Con cuya ayuda se puede evaluar si un cuerpo está en movimiento o en reposo.

Relatividad del movimiento

El astronauta salió a espacio abierto. ¿Está en estado de reposo o de movimiento? Si lo consideramos relativo al amigo del cosmonauta que se encuentra cerca, éste estará en reposo. Y en relación con un observador en la Tierra, el astronauta se mueve a una velocidad enorme. Lo mismo ocurre con viajar en tren. En cuanto a la gente en el tren, te sientas inmóvil y lees un libro. Pero en comparación con las personas que se quedaron en casa, tú te mueves a la velocidad de un tren.

Ejemplos de elección de un cuerpo de referencia, con respecto al cual en la figura a) el tren se mueve (con respecto a los árboles), en la figura b) el tren está en reposo con respecto al niño.

Sentados en el carruaje, esperamos la partida. Por la ventana observamos el tren que circula por vías paralelas. Cuando comienza a moverse, es difícil determinar quién se mueve: nuestro vagón o el tren que está fuera de la ventana. Para decidir, es necesario evaluar si nos estamos moviendo en relación con otros objetos estacionarios fuera de la ventana. Evaluamos el estado de nuestro transporte en relación con varios sistemas de referencia.

Cambio de desplazamiento y velocidad en diferentes sistemas de referencia.

El desplazamiento y la velocidad cambian al pasar de un marco de referencia a otro.

La velocidad de una persona con respecto al suelo (un marco de referencia fijo) es diferente en el primer y segundo caso.

Regla para sumar velocidades: La velocidad de un cuerpo con respecto a un sistema de referencia fijo es la suma vectorial de la velocidad del cuerpo con respecto a un sistema de referencia en movimiento y la velocidad del sistema de referencia en movimiento con respecto a uno estacionario.

Similar al vector de desplazamiento. Regla para sumar movimientos: El desplazamiento de un cuerpo con respecto a un sistema de referencia fijo es la suma vectorial del desplazamiento del cuerpo con respecto a un sistema de referencia en movimiento y el desplazamiento de un sistema de referencia en movimiento con respecto a uno estacionario.

Dejar hombre caminando a lo largo del vagón en la dirección (o contra) el movimiento del tren. El hombre es un cuerpo. La Tierra es un marco de referencia fijo. El carro es un marco de referencia en movimiento.

Cambio de trayectoria en diferentes sistemas de referencia.

La trayectoria del movimiento de un cuerpo es relativa. Por ejemplo, consideremos la hélice de un helicóptero que desciende a la Tierra. Un punto de la hélice describe un círculo en el sistema de referencia asociado al helicóptero. La trayectoria de este punto en el sistema de referencia asociado a la Tierra es una línea helicoidal.

movimiento hacia adelante

El movimiento de un cuerpo es un cambio en su posición en el espacio en relación con otros cuerpos a lo largo del tiempo. Cada cuerpo tiene ciertas dimensiones, a veces diferentes puntos del cuerpo se encuentran en diferentes lugares del espacio. ¿Cómo determinar la posición de todos los puntos del cuerpo?

¡PERO! A veces no es necesario indicar la posición de cada punto del cuerpo. Consideremos casos similares. Por ejemplo, no es necesario hacer esto cuando todos los puntos del cuerpo se mueven de la misma manera.

Todas las corrientes de la maleta y del coche se mueven en la misma dirección.

El movimiento de un cuerpo en el que todos sus puntos se mueven por igual se llama progresivo

punto material

No es necesario describir el movimiento de cada punto del cuerpo incluso cuando sus dimensiones son muy pequeñas en comparación con la distancia que recorre. Por ejemplo, un barco que cruza el océano. Los astrónomos, al describir el movimiento de los planetas y cuerpos celestes entre sí no tienen en cuenta sus tamaños y su propio movimiento. A pesar de que, por ejemplo, la Tierra es enorme, en relación con la distancia al Sol es insignificante.

No es necesario considerar el movimiento de cada punto del cuerpo cuando no afectan el movimiento de todo el cuerpo. Un cuerpo así puede representarse mediante un punto. Es como si concentráramos toda la sustancia del cuerpo en un punto. Obtenemos un modelo del cuerpo, sin dimensiones, pero tiene masa. esto es todo punto material.

El mismo cuerpo con algunos de sus movimientos puede considerarse un punto material, pero con otros no. Por ejemplo, cuando un niño camina de casa a la escuela y al mismo tiempo recorre una distancia de 1 km, entonces en este movimiento se le puede considerar un punto material. Pero cuando el mismo niño hace ejercicios, ya no se le puede considerar un punto.

Considere mover a los atletas

En este caso, el deportista puede ser modelado mediante un punto material.

En el caso de un deportista saltando al agua (imagen de la derecha), es imposible modelarlo en un punto, ya que el movimiento de todo el cuerpo depende de cualquier posición de brazos y piernas.

Lo principal para recordar.

1) La posición del cuerpo en el espacio se determina con respecto al cuerpo de referencia;
2) Es necesario especificar los ejes (sus direcciones), es decir un sistema de coordenadas que define las coordenadas del cuerpo;
3) el movimiento del cuerpo se determina con respecto al sistema de referencia;
4) En diferentes sistemas de referencia, la velocidad de un cuerpo puede ser diferente;
5) ¿Qué es un punto material?

Más situación difícil adición de velocidades. Dejemos que un hombre cruce un río en un bote.

El barco es el cuerpo objeto de estudio. El marco de referencia fijo es la tierra. El marco de referencia en movimiento es el río.

La velocidad del barco con respecto al suelo es una suma vectorial.

¿Cuál es el desplazamiento de cualquier punto ubicado en el borde de un disco de radio R cuando se gira con respecto al soporte 600? a las 1800? Resolver en los marcos de referencia asociados al soporte y al disco.

En el sistema de referencia asociado con el soporte, los desplazamientos son R y 2R. En el sistema de referencia asociado con el disco, el desplazamiento es siempre cero.

¿Por qué las gotas de lluvia cuando hace buen tiempo dejan rayas rectas inclinadas en las ventanillas de un tren que se mueve uniformemente?

En el sistema de referencia asociado a la Tierra, la trayectoria de la caída es una línea vertical. En el marco de referencia asociado al tren, el movimiento de una gota sobre el cristal es el resultado de la suma de dos movimientos rectilíneos y uniformes: el del tren y la caída uniforme de la gota en el aire. Por tanto, el rastro de una gota sobre el vidrio es inclinado.